E il vero problema dell'aumento del consumo di elettricità -a bassa temperatura: è il dilemma tra spostarsi da uno stato all'altro per i cristalli liquidi.
L'aumento esponenziale della viscosità dell'LC e della tensione di soglia.
Il movimento dei cristalli liquidi viene arrestato più fortemente a temperature più basse; questo è esponenziale. I cristalli liquidi convenzionali di tipo TN hanno viscosità fino a 8 volte superiori rispetto a 25 gradi (-40 gradi: 50cP, 400cP): questo richiede molto più tempo per il capovolgimento di una molecola, circa 64 volte di più. Il circuito di pilotaggio vuole mantenere le risposte a questo ritmo, quindi faremo passare il nostro voltaggio da tre volt fino a dodici volt, rendendo il nostro consumo di energia sedici volte più grande di quello attuale p=e r. Utilizzando dati di misurazione reali provenienti da uno strumento di ricerca scientifica polare, possiamo osservare che a –40 gradi Celsius se si aumentassero semplicemente le tensioni di pilotaggio si osserverebbe un aumento del dispendio di energia elettrica di una cifra di 120 mW.
Effetto di polarizzazione derivante dalla diminuzione della mobilità ionica.
A basse temperature, lo ione mobi viene ridotto nei cristalli liquidi da 10⁻¹²cm² V/s a 25 gradi fino a un minimo di 10⁻¹⁴cm² V/s intorno a -40 gradi, causando l'accumulo del resto. Contropolarità con circuiti di pilotaggio con impulsi di polarità alternata (bipolare). Il consumo energetico è aumentato del 30%. Sono stati testati termostati industriali con esso e si è verificata una sfocatura a -20 gradi a una velocità del 40%, ma quando si è passato all'azionamento bipolare per essere migliorato, si è scoperto che consumava 45 mW in più di energia ma era un ottimo miglioramento rispetto all'azionamento unipolare.
E riscalda/raffredda. Le pellicole polarizzanti saranno influenzate dal calore/raffreddamento. I materiali di tenuta sono soggetti a calore/raffreddamento.
A bassa temperatura, il rapporto di restringimento del polarizzatore è 0,3%/grado, portando l'efficienza di polarizzazione a scendere all'80% a -40 gradi quando è al 95% a 25 gradi. Compensa la perdita di luce con un aumento della luminosità della retroilluminazione: 25%, aumentando così il consumo energetico dei LED. Una misurazione particolare di un determinato progetto di strumentazione per auto- rivela che, dopo l'applicazione di un polarizzatore PVA a base di fluoro, il consumo energetico della retroilluminazione-a -30 gradi si è ridotto da 120 mW a 90 mW, ovvero del 25%.
Problema di adattamento alle basse-temperature del circuito di guida, dalla scelta delle parti all'ottimizzazione della forma.
Come un dirupo, l’efficienza della pompa di carica è crollata.
A basse temperature l'efficienza di conversione per le pompe di carica tradizionali diminuisce in modo significativo: dall'85% a RT fino ad appena il 40% a - 40 gradi. Pompa di carica da 3. 3V a 12V, richiederebbe un aumento della corrente in ingresso fino a 50 mA, quando vengono raggiunti i -40 gradi centigradi, il consumo energetico totale dell'intero sistema aumenta di quasi il 150%. Alcuni progetti di sensori industriali hanno ridotto il consumo energetico del 60% a -40 gradi C grazie all'uso di un convertitore CC-CC esterno che ha migliorato il livello di efficienza dell'88%.
Equilibrio opposto tra duty cycle e frame rate
Per evitare il congelamento delle molecole di cristalli liquidi è necessario che il frame rate del disco venga aumentato dal suo valore tipico di 32 Hz fino a 128 Hz, e allo stesso tempo dobbiamo abbassare il suo ciclo di lavoro fino a 1/2 in modo che il suo consumo energetico complessivo possa rimanere sotto controllo. I test sui terminali per il monitoraggio della catena del freddo hanno indicato che l'utilizzo di una frequenza fotogrammi di 128 Hz + 1/2 ciclo di lavoro può comportare un consumo energetico di picco fino a 380 mW, tuttavia questo ci consente di ridurre il ritardo di visualizzazione da 500 ms a soli 80 ms e soddisfare i requisiti di avviso in tempo reale-.
Costo energetico della tecnologia overdrive
Tensione di impulso=1.5 * tensione a stato stazionario applicata durante la transizione tra i codici su qualsiasi segmento e mantenuta durante tutto l'interruttore (3 - 5 ms), questo accelererà il processo di rotazione della molecola ma causerà anche un aumento della potenza di picco utilizzata. Secondo le misurazioni reali di alcuni misuratori di potenza, dopo l'uso della tecnologia over-drive, a -40 gradi Celsius il codice di commutazione a segmento singolo è aumentato da 80 mW a 120 mW, tuttavia il periodo di aggiornamento completo del display è sceso da 1,2 secondi a 150 millisecondi.
Una soluzione a livello di sistema per l'ottimizzazione della potenza: dall'innovazione dei materiali ad Algorthim
Nuovi progressi nelle applicazioni dei materiali a cristalli liquidi antigelo
Per il composto di cristalli liquidi perfluorurati, la Tg (come il cicloesilbifenile fluorurato) è inferiore a -60 gradi e la sua viscosità a -40 gradi è di soli 250 cP (un quarto dei cristalli liquidi convenzionali). E dopo aver usato questa roba, ha fatto sì che la tensione di pilotaggio di un'altra di quelle apparecchiature scientifiche polari che usano scendesse molto, passando dal bisogno di 12 volt per poterlo far funzionare alla possibilità di funzionare con 8 volt, il che fa sì che il consumo di energia si riduca di circa la metà o il 56% in meno rispetto a prima. Aggiungere tra il 5% e il 10% di cristalli liquidi a catena laterale di silossano per ridurre la viscosità di un altro 15% -20% e ridurre i tempi di ribaltamento molecolare oltre i 60 ms.
Design degli elettrodi guidato da micro/nanostrutture
Attraverso la creazione fotolitografica di minuscole strutture simili a protuberanze sopra lo strato conduttivo trasparente noto come ITO, le intensità del campo elettrico locale (E=U/d) vengono rafforzate, riducendo la tensione necessaria di circa il 30%. In alcuni test HMI per il progetto condotti nell'industria, quando sono stati utilizzati micro e nano elettrodi, si è visto che a -40 gradi il consumo energetico è sceso da 450 mW a 320 mW, il che rappresenta un calo del 29%
TECNOLOGIA DI RISCALDAMENTO A IMPULSI DI MILLISECONDO LIVELLO
La pellicola riscaldante in grafene occupa 1/4 dell'area dello schermo. Collegalo al retro di un pannello LCD in modo da riscaldare il luogo vicino con impulsi da 10 ms con un rapporto di lavoro del 10% che ci porta da -40 gradi fino a -20 gradi. I numeri reali per un vero progetto di contatori intelligenti indicano che anche un piccolo riscaldamento consuma meno di 45 mW; eppure riduce la tensione di pilotaggio passando da 12 V a 8 V, riducendo il consumo energetico totale del 60%!
Algoritmo di aggiornamento guidato dagli eventi
Progetta un-meccanismo di aggiornamento su richiesta per il carattere visualizzato "statico + aggiornamento improvviso" nel dispositivo IoT: aggiornato ogni 10 secondi mentre è statico, l'aggiornamento improvviso si trasformerà in un aggiornamento rapido a 128 Hz. L'algoritmo di test dei terminali logistici della catena del freddo riduce il consumo energetico medio da 150 mW a 80 mW e prolunga la durata della batteria del 90%.
Caso di applicazioni industriali: studio scientifico Polar e catena del freddo industriale.
Sensore di studio scientifico polare
Una certa stazione di ricerca scientifica in Antartide ha adottato un certo tipo di dispositivo di rilevamento della temperatura che utilizza questo tipo di composto liquido cristallino di acido perfluorocarbossilico insieme a questo particolare tipo di micro nanoelettrodo impostato per essere in grado di fornire un aggiornamento completo del display una volta ogni 150 millisecondi all'interno di un ambiente in cui l'atmosfera esterna può scendere fino a -50 gradi Celsius senza assorbire più di soli centottanta milliwatt di energia mentre sono in funzione e inoltre sono spenti. due batterie AA durano circa due anni al massimo in condizioni normali.
Terminali per il monitoraggio della catena del freddo industriale
Una particolare azienda di logistica della catena del freddo ha utilizzato una soluzione-rinnovamento guidato dall'occasione+strato caldo di grafene, ha ridotto la spesa energetica media a meno della metà, scendendo di 120 mW in un'atmosfera di -25 gradi fino a 65 mW, inoltre ha aumentato il tempo di sostituzione delle batterie da circa 2 mesi a un periodo di 4-5 mesi.
Sistemi strumentali per veicoli spaziali
Una sorta di dispositivo rilevatore dello spazio profondo utilizza tecniche di retroilluminazione a punti quantici+oscuramento dinamico, attraverso la regolazione della luminosità che varia in base alle condizioni di illuminazione ambientale (-100 gradi - 80% a 1000lux, -25% a 50lux) riducendo il consumo di energia della retroilluminazione da 45 W a 15 W, con un conseguente tasso di riduzione complessivo del 67%.
